O Funcionamento das Camadas da Internet: Camada Transporte

Funcionamento das Camadas da Internet: Camada Transporte

Antonio Brasilio de Araújo Alves, Ivo Cruz Netto, Luan Felipe de Oliveira, Rodrigo Antonio dos Reis.

Ciência da Computação – Universidade José do Rosário Vellano (UNIFENAS) – Alfenas – MG - Brasil

Abstract. This article briefly reports on the Internet Protocol Stack. The focus of this work will be the Transport Layer of the Internet Protocol Stack. We will talk about its importance, its functionality, and its role in the functioning of the layers. The Transport Layer Devices and Protocols will also be exposed.

Resumo. Este artigo relata, de forma breve, a Pilha de Protocolos da Internet. O foco deste trabalho será a Camada Transporte da Pilha de Protocolos da Internet. Falaremos da sua importância, da sua funcionalidade, e do seu papel no funcionamento das camadas. Será exposto também os Dispositivos e Protocolos da Camada Transporte.

1. Introdução

        A camada de transporte é a responsável pela comunicação entre os processos finais de uma mensagem. Essa camada, auxiliado pela utilização de protocolos, faz com que cada pacote de dados chegue ao seu destino correto.

        Normalmente os dispositivos usam vários serviços ao mesmo tempo. Como a camada de rede considera que existe somente um fluxo de dados e, portanto, um único destinatário, os protocolos TCP/IP endereçam e garantem que os dados enviados sejam entregues nos dispositivos e processos corretos.

        Existe duas categorias principais de protocolos na camada de transporte: sem conexão, em que cada segmento é tratado como um pacote independente, e orientado a conexão, em que estabelece uma conexão virtual com a camada de transporte da máquina destinatária antes de iniciar a transferência de dados.

2. A Pilha de Protocolos da Internet

        A Pilha de Protocolos da Internet, ou pilha TCP/IP, é formada pelos protocolos responsáveis pelo funcionamento da Internet. Nessa pilha, as camadas inferiores se comunicam com as camadas superiores fornecendo o suporte necessário para seu funcionamento.

        No início, não existia na Internet um modelo padrão de funcionamento. Logo se criou o modelo OSI (Open Systems Interconnection - Interconexão de Sistemas Abertos), contudo pela sua complexidade de funcionamento, este modelo nunca chegou a ser utilizado por completo. Surge-se então o modelo TCP/IP. Este modelo tem como base dois principais protocolos (o TCP e o IP).

        A Pilha TCP/IP é formada por 5 camadas: Rede, Física, Transporte, Enlace e Aplicação. Falaremos brevemente de cada uma delas:

        - Rede: A camada de Redes está relacionada com o transporte dos pacotes da origem até o destino. Enquanto a camada de enlace de dados supervisiona a entrega do pacote entre dois sistemas na mesma rede, a camada de rede garante que cada um dos pacotes vá de seu ponto de origem até seu destino final. Ela acrescenta um cabeçalho que inclui os endereços lógicos do transmissor e do receptor do pacote proveniente da camada superior. Se um pacote trafega pela internet, precisamos desse sistema de endereçamento para ajudar a distinguir a origem e o destino.

        - Física: A camada Física é responsável pelo meio onde os sinais contendo as informações se propagam. Em uma rede, uma informação é controlada, manipulada e processada por um agente específico, e sinais são a materialização dessas informações. Trata-se da camada que efetivamente interage com o meio de transmissão, a parte física da rede que conecta componentes de rede entre si. Uma das principais tarefas que essa camada cumpre, é o fornecimento de serviços para a camada de enlace. Os dados na camada de enlace são formados por 0s e 1s organizados em pacotes que estão prontos para serem enviados através do meio de transmissão. Esse fluxo precisa primeiramente ser convertido em sinais. Um dos serviços fornecidos pela camada física é criar um sinal que represente esse fluxo de bits.

        - Transporte: A camada Transporte é a responsável pela comunicação entre a origem e o destino final. Essa camada tem como principal protocolo o TCP. Falaremos mais desta camada no decorrer do artigo.

        - Enlace: A camada Enlace é responsável pela checagem e correção de erros. Também é responsável pelo controle e fluxo de bits, além de dar acesso ao meio físico de comunicação. Ela transforma a camada física em um link responsável pela comunicação de dados nó-a-nó. Entre suas responsabilidades específicas, temos o framing, endereçamento, controle de fluxo, controle de erros e controle de acesso ao meio de transmissão. Essa camada também acrescenta a confiabilidade à camada física adicionando mecanismos de detecção e retransmissão de frames corrompidos, duplicados ou perdidos.

        - Aplicação:  A camada Aplicação é implementada por software, e tem como sua principal função padronizar a forma com que os programas consigam conversar entre si. Ela permite ao usuário, seja ele software ou humano, acessar a rede. Também é o responsável por fornecer interfaces com o usuário e suporte para serviços como acesso e transferência de arquivos, correio eletrônico, acesso a recursos do sistema, navegação na Web e gerenciamento de redes.

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Figura 1: A pilha de protocolos da Internet (a) e o modelo de referência OSI (b)

3. A Camada Transporte

        A camada de transporte é responsável pela comunicação entre processos finais de uma mensagem. A camada de rede gerencia os pacotes entre a origem e seu destino final, porém ela não é capaz de identificar se há relação entre os pacotes, ou seja, ela trata cada pacote como independente. Cabe a Camada Transporte garantir que a mensagem seja entrega de forma integral e em ordem, controlando os possíveis erros na transmissão, bem como o fluxo de dados.

        A camada de transporte é fundamental na arquitetura de rede em camadas. Situada entre a camada de aplicação e a de rede, ela desempenha um papel crucial de fornecer serviços de comunicação diretamente aos processos de aplicação que rodam em diferentes hospedeiros.

        Um protocolo da camada de transporte fornece comunicação lógica entre processos de aplicação que rodam em diferentes hospedeiros. Protocolos da camada de transporte são implementados nos sistemas finais, mas não em roteadores de rede. No lado do remetente, a camada de transporte modifica as mensagens que recebe de um processo de aplicação remetente em pacotes de camada de transporte, que são denominados como segmentos de camada de transporte. Para que isso ocorra, as mensagens de aplicação são fragmentadas em pedaços menores e adiciona-se um cabeçalho de camada de transporte a cada pedaço para criar o segmento de camada de transporte. Após feito isso, essa camada passa o segmento para a rede no sistema remetente, onde ele é encapsulado em um pacote de camada de rede e enviado ao destinatário. Uma coisa que se deve notar é que roteadores de rede agem somente nos campos de camada de rede do datagrama, ou seja, não examinam os campos do segmento de camada de transporte encapsulado com o datagrama. No lado destinatário, a camada de rede extrai do datagrama o segmento de camada de transporte e o coloca para a camada de transporte. Após isso, processa o segmento recebido, disponibilizando os dados para a aplicação destinatária.